PSD813F2在FPGA配置中的應用

1、 PSD813F2在FPGA配置中的應用 論文關鍵詞：可編程外圍器件 在應用可編程 可編程門陣列，使得系統(tǒng)復雜、可靠性低，并且調試繁瑣、效率較低?？删幊涕T陣列需要外置存儲器，且配置存儲器多為otp型，價格較高；加之，利用fpga的jtag口配置fpga距離有限，調試不甚方便。 本文主要介紹一種基于閃爍存儲器的在線可編程微處理器外圍器件psd813f2組成的單片機系統(tǒng)，同時利用該系統(tǒng)配置fpga。即通過計算機串口將fpga設計在線下載到單片機系統(tǒng)，由psd813f2配置fpga，實現iap的功能。 1 psd813f2性能特點 psd813f2是psd家庭的新成員，是基于閃爍存儲器的在線可編程外

2、圍器件。它將單片機系統(tǒng)所需的外圍器件集成在一起，并能與單片機進行無縫連接，因而簡化了調度，提高了可靠性；同時，它與當前流行的眾多單片機有極簡單的接口，便于實現簡單、靈活的嵌入式設計；它還集成了優(yōu)化的“微控制器宏單元”邏輯結構，使得系統(tǒng)地址/數據總線可以與內部寄存器直接互連，簡化了控制總線的設計。LOcALhoST此外，psd813f2還具有以下一些特性： 內部數據總線為8位，可方便地與各類8位單片機直接相連。如要與16位單片機相連，需用2片psd813f2構成16位的多路復用接口，并且地址必須循環(huán)移位，以保證mcu工作時能同時正確接收不同psd813f2 rom中的信息。 內部包含1mbit的

3、大容量flash rom，這分為8個大小相同的塊，由用戶規(guī)定的地址訪問；另外還有256k的flash opt rom及16kb的sram，其中sram可配置為2k8bit或16k1bit。 內存或flash opt rom可同時編程，即在執(zhí)行來自一個存儲器的代碼時可同時對另一個存儲器編程。 帶有16個輸出宏單元和24個輸入宏單元，能方便實現多種邏輯組合功能，包括內外的狀態(tài)信號產生、地址譯碼等。 帶有27個可重建的i/o端口，可以用作不同的i/o端口，如單片機的i/o、pld的i/o；最多可提供19個外部片選信號，其中16個i/o可配置為漏極輸出。 具有可編程電源管理功能，加之低功耗的cmos技

4、術，使得其工作時功耗很低；另外還具有自動檢測控制器工作的功能，使之在不工作時將psd轉入低功耗狀態(tài)。 由于psd813f2具有以下特性，因而能方便實現i/o重建、擴展，并具有通過編程改變設計的靈活性，方便與各類不同單片機實現無縫連接。其內部框圖如圖1所示。 2 系統(tǒng)設計 整個設計是利用計算機將fpga的相關設計經單片機傳送存儲器，由單片機配置psd813f2，再由psd813f2配置fpga，實現iap的功能，特別適于較遠距離在線編程、仿真。另外，利用計算機的串行口可以與單片機進行較長距離的通信。 此外，由于psd813f2片內有編程邏輯宏單元，所以在mcu與psd813f2之間不需要地址鎖存

5、器及外部程序存儲器；并且psd與lcd、fpga的接口地直接用其pa、pb口連接，只需在軟件設計和mcu程序中相應設計為i/o模式或地址鎖存模式。 另外，fpga的使用中通常需要時鐘信號，并可能需用好幾路同的時鐘信號。在系統(tǒng)中采用ics公司的isc501倍頻芯片，可實現28共8種倍頻方式，最高可實現160mhz時鐘；加之使用內部分頻，可以滿足多數設計需要。 3 mcu與psd813f接口設計 psd813f2具有大容量flash rom、16個輸出宏單元和24個輸入宏單元，因而在與單片機組成系統(tǒng)時很少需要外圍分立器件，多數通過psd813f2中的宏單元邏輯組合產生與單片機連接的地址總線、數據總

6、線、控制總線；同時，通過內部的邏輯譯碼產生對3塊獨立存儲區(qū)片選信號。另外，單片機與psd813f2d內部宏單元的d觸發(fā)器直通，使得設計計數器、外圍邏輯控制極為方便。 psd813f2內部包含3塊并行、相互獨立的存儲器區(qū)，獨立或并行的單片機在任何時候都可以從一塊存儲器執(zhí)行擦寫另一塊存儲器的操作。這使得單片機能夠在執(zhí)行程序期間，通過改變psd內控制器的內容，而動態(tài)改變程序和數據空間的地址范圍；同時，系統(tǒng)也能對邏輯資源、擴展輸入和輸出端口進行編程，使系統(tǒng)具有實時isp的能力。 4 psd813f2與fpga接口設計 psd813f2可以配置altera或xilinx的fpga。altera公司的ep

7、f10k10/20是其萬門級fpga的代表，原來需要外置存儲器，且配置存儲器epc1441是otp型，價格較高；而psd813f2具有很好的在線編程功能，并且擦寫次數10萬次，同時，1片psd813f2可以配置10片epf10k10，因而其具有良好的性價比。 用psd813f2配置altera公司的epf10k系列fpga，主要有以下信號： dclk輸入移位時鐘； data數據； nstatus狀態(tài)信號； conf_done配置是否成功信號； nconfig開始配置信號。 在實際配置電路中采用fpga的被動串行方式，因而epf10k系列fpga的mse0、mse1均接地；同時nstatus、c

8、onf_done、nconfig均需通過上拉電阻接電源。配置接口的信號線只需由psd813f2的pa或pb口配置即可，如圖3所示。 5 軟件設計 psd813f2編程是在硬件基礎上，利用專用開發(fā)軟件psdsoft進行系統(tǒng)開發(fā)的；而psdsoft是一套在windows環(huán)境下運行的軟件工具，運用可視化界面進行編程，具有人機交互功能，其一般開發(fā)流程如圖4所示。 然而對于單片機系統(tǒng)，更熟悉的是采用c51或匯編進行編程。利用單片機對psd813f2進行配置時，所使用的c51程序中最主要的是對psd813f2進行初始化的子程序： void initpsd813f2(void) ；初始化程序 /pa0 lc

9、d_r/w ；定義pa0為lcd讀寫 /pa1 lcd_rs ;定義pa1為lcd復位 /pa2 fpga_dclk ；定義pa2為fpga時鐘 psdpactrlreg=0 x03 ；/設定pa口的讀寫模式 psdpadir=0 xff; psdpadri=0 x00; /pb0 fpga-con_done /pb1 fpga-nstatus /pb2 fpga-data /pb3 fpga-nconfig /pb4 lcd-cs_lcd psdpbctrlreg=0 x00 ；/設定pb為mcu的讀寫 psdpbdir=0 x0fc ；/設定pb讀寫模式 psdpbdri=0 x00； 完整的psd源程序請見網絡補充版。 結束語 由于psd813f2具有高的集成度和很強的在線編程功能，與單片機組成系統(tǒng)后可方便地嵌入fpga的配置中。實際開發(fā)的系統(tǒng)能夠滿足各類fpga配置的要求，同時